265: Estas estrelas espiralam e fornecem uma janela para o Universo primitivo

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Foto do enxame NGC 346, situado na Pequena Nuvem de Magalhães.
Crédito: NASA, ESA, A. James (STScI)

Os astrónomos têm ficado perplexos ao encontrar estrelas jovens em espiral no centro de um enorme enxame de estrelas na Pequena Nuvem de Magalhães, uma galáxia satélite da Via Láctea.

O braço exterior da espiral neste enorme berçário estelar de forma estranha – chamado NGC 346 – pode estar a alimentar a formação de estrelas num movimento de gás e estrelas em forma de rio. Esta é uma forma eficiente de alimentar o nascimento estelar, dizem os investigadores.

A Pequena Nuvem de Magalhães tem uma composição química mais simples do que a Via Láctea, tornando-a semelhante às galáxias encontradas no Universo mais jovem, quando os elementos mais pesados eram mais escassos.

Devido a isto, as estrelas na Pequena Nuvem de Magalhães são mais quentes e esgotam o seu combustível mais depressa do que as estrelas na nossa Via Láctea. Embora seja homóloga do Universo primitivo, a 200.00 anos-luz de distância, a Pequena Nuvem de Magalhães é também uma das nossas vizinhas galácticas mais próximas.

Aprender como as estrelas se formam na Pequena Nuvem de Magalhães fornece uma nova reviravolta na forma como uma tempestade de formação estelar pode ter ocorrido no início da história do Universo, quando estava a passar por um “baby boom” cerca de dois a três mil milhões de anos após o Big Bang (o Universo tem agora 13,8 mil milhões de anos).

Os novos resultados mostram que o processo de formação estelar, ali, é semelhante ao da nossa própria Via Láctea.

Com apenas 150 anos-luz em diâmetro, NGC 346 contém a massa de 50.000 sóis. A sua forma intrigante e o seu rápido ritmo de formação estelar têm intrigado os astrónomos. Foi necessário o poder combinado do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e do VLT (Very Large Telescope) do ESO para desvendar o comportamento deste misterioso local de nidificação estelar.

“As estrelas são as máquinas que esculpem o Universo. Não teríamos vida sem estrelas e, no entanto, não compreendemos totalmente como se formam”, explicou a líder do estudo Elena Sabbi do STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, EUA.

“Temos vários modelos que fazem previsões, e algumas destas previsões são contraditórias”. Queremos determinar o que está a regular o processo de formação estelar, porque estas são as leis que também precisamos para compreender o que vemos nos primórdios do Universo”.

Os investigadores determinaram o movimento das estrelas em NGC 346 de duas maneiras diferentes. Usando o Hubble, Sabbi e a sua equipa mediram as mudanças nas posições das estrelas ao longo de 11 anos. As estrelas nesta região movimentam-se a uma velocidade média de 3200 km/h, o que significa que em 11 anos se movem mais de 300 milhões de quilómetros. Isto é cerca do dobro da distância entre a Terra e o Sol.

Mas este enxame está relativamente distante, dentro de uma galáxia vizinha. Isto significa que o movimento observado é muito pequeno e, portanto, difícil de medir. Estas observações extraordinariamente precisas só foram possíveis graças à resolução requintada e à alta sensibilidade do Hubble. Além disso, a história de três décadas de observações do Hubble fornece uma base para os astrónomos seguirem movimentos celestes minuciosos ao longo do tempo.

A segunda equipa, liderada por Peter Zeidler do AURA/STScI para a ESA, usou o instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) do VLT para medir a velocidade radial, que determina se um objeto se aproxima ou se afasta do observador.

“O que foi realmente espantoso é que utilizámos dois métodos completamente diferentes, com instalações diferentes, e basicamente chegámos à mesma conclusão de forma independente”, disse Zeidler. “Com o Hubble, podemos ver as estrelas, mas com o MUSE também podemos ver o movimento do gás na terceira dimensão, e confirma a teoria de que tudo está a ir em espiral para o interior”.

Mas porquê uma espiral?

“Uma espiral é realmente a forma boa e natural de alimentar a formação estelar do exterior para o centro do enxame”, explicou Zeidler. “É a forma mais eficiente de que estrelas e gás que alimentam mais formação estelar possam mover-se em direcção ao centro”.

Metade dos dados do Hubble para este estudo de NGC 346 são de arquivo. As primeiras observações foram feitas há 11 anos. Foram repetidas recentemente para rastrear o movimento das estrelas ao longo do tempo. Dada a longevidade do telescópio, o arquivo de dados do Hubble contém agora mais de 32 anos de dados astronómicos, alimentando estudos a longo prazo sem precedentes.

“O arquivo Hubble é realmente uma mina de ouro”, disse Sabbi. “Há tantas regiões interessantes de formação estelar que o Hubble tem observado ao longo dos anos. Dado que o Hubble está a ter um desempenho tão bom, podemos de facto repetir estas observações. Isto pode realmente fazer avançar a nossa compreensão da formação estelar”.

As observações com o Telescópio Espacial Webb da NASA/ESA/CSA devem ser capazes de resolver estrelas de massa inferior no enxame, dando uma visão mais holística da região.

Ao longo da vida do Webb, os astrónomos poderão repetir esta experiência e medir o movimento das estrelas de baixa massa. Serão então capazes de comparar as estrelas de massa alta e as estrelas de massa baixa para finalmente aprenderem toda a extensão da dinâmica deste berçário.

A espiral vermelha sobreposta à foto de NGC 346 traça o movimento das estrelas e do gás em direção ao centro. Os cientistas dizem que este movimento em espiral é a forma mais eficiente de alimentar a formação de estrelas a partir do exterior em direção ao centro do enxame.
Crédito: NASA, ESA, A. James (STScI)

Astronomia On-line
13 de Setembro de 2022



 

ALMA descobre o “choro” do nascimento de uma “estrela bebé” na Pequena Nuvem de Magalhães

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Esquerda: Imagem de campo largo da Pequena Nuvem de Magalhães no infravermelho distante, obtida com o Observatório Espacial Herschel. Direita: Iimagem do fluxo molecular da estrela bebé Y246. As cores ciano e vermelho mostram o gás com desvio para o azul e desvio para o vermelho da emissão de monóxido de carbono. A cruz indica a posição da estrela bebé. Crédito: Onishi et al., 2022, Universidade Metropolitana de Osaka

Os elementos pesados, na matéria interestelar, têm um impacto significativo no mecanismo de formação estelar. No Universo primitivo, a abundância de elementos pesados era menor do que no Universo actual, porque ainda não tinha havido tempo suficiente para a nucleossíntese produzir elementos pesados nas estrelas.

O modo como a formação estelar, em tal ambiente, difere da formação estelar actual, não tem sido bem compreendida.

Uma equipa internacional liderada pelo professor Toshikazu Onishi, da Universidade Metropolitana de Osaka, e pelo professor assistente Kazuki Tokuda, da Universidade de Kyushi/NAOJ, usou o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para observar objectos estelares jovens de alta massa na Pequena Nuvem de Magalhães.

A Pequena Nuvem de Magalhães é caracterizada por uma baixa abundância de elementos mais pesados do que o hélio, semelhante às galáxias de há 10 mil milhões de anos. O alvo proporciona uma visão observacional detalhada graças à distância relativamente próxima da Terra.

Neste estudo, os investigadores detectaram um fluxo de gás bipolar a sair da “estrela bebé” Y246 e determinaram que o fluxo molecular tem uma velocidade superior a 54.000 km/h em ambas as direcções.

No Universo actual, pensa-se que as “estrelas bebé” em crescimento têm o seu movimento de rotação suprimido por este fluxo molecular durante a contracção gravitacional, acelerando o crescimento da estrela.

A descoberta do mesmo fenómeno na Pequena Nuvem de Magalhães sugere que este processo de formação estelar tem sido comum ao longo dos últimos 10 mil milhões de anos.

A equipa espera também que esta descoberta traga novas perspectivas ao estudo das estrelas e da formação planetária.

Astronomia On-line
2 de Setembro de 2022